DE2129727C3 - Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Bestandteilen aus einem fließfähigen Material - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 34 69 617, F i g. 2 und 4 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung werden handelsübliche Wärmetauscherplatten mit vier in den Ecken angeordneten Öffnungen oder sechs Öffnungen verwendet, die Dichtungen sind jedoch so

ausgebildet, daß der Innenraum zvi'ischen zwei benachbarten Platten nur mit jeweils ;zwei Öffnungen in Verbindung steht, von denen die eijne als Einlaßöffnung und die andere als Auslaßöffnung dient. Die als Einlaß dienenden Öffnungen und die als Auslaß dienenden Öffnungen fluchten jeweils miteinander und bilden dadurch eine Art von Eingangs- bzw. Ausgangsleitung, die durch die quer zu diesen Leitungen verlaufenden, sich erweiternden Innen- oder Zwischenräume verbunden sind. Die Verwendung von handelsüblichen, mehr oder weniger genormten Wärmetauscherplatten zum Aufbau einer Vorrichtung der hier interessierenden Art hat den großen Vorteil, daß die Kosten klein gehalten werden können. Andererseits ergeben sich bei der bekannten Vorrichtung gewisse Beschränkungen hinsichtlich des erreichbaren Durchsatzes, da bei der Behandlung bestimmter Materialien, insbesondere scherungsempfindlicher Materialien, bestimmte Temperaturen, Druckabfälle und Strömungsgeschwindigkeiten in der Vorrichtung, in der das zu behandelnde Material und das Abs'reiffluid miteinander in Berührung kommen, nicht überschritten werden dürfen. Diese Schwierigkeiten lassen sich offensichtlich auch nicht dadurch beheben, daß man die Vorrichtung durch Hinzufügen zusätzlicher Platten vergrößert.

Aus der US-PS 31 17 624 ist es ferner bereits bekannt, die Dampfaufnahmekapazität eines Wärmetauschers dadurch zu vergrößern, daß man die üblichen, rechteckigen Wärmetauscherplatten, die in den Ecken jeweils eine Öffnung aufweisen, an einer Seite in der

Mitte zwischen den üblichen Öffnungen mit einer weiteren Öffnung versieht. Diese zusätzlichen Öffnungen müssen jedoch durch eine Abänderung der üblichen, genormten Platten besonders geschaffen werden, so daß der Vorteil geringer Kosten, den die eingangs erwähnte bekannte Anordnung aufweist, weitgehend verlorengeht. Dasselbe gilt für den Versuch, die Kapazität eines Wärmetauschers durch Vergrößern der üblichen Öffnungsabmessungen abzuändern.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die handelsübliche rechteckige Wärmetauscherplatten enthält, dahingehend weiterzubilden, daß höhere Durchsätze und/oder niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß

dem Hauptanspruch.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung lassen sich sowohl hohe Massendurchsätze bei geringer Strömungsgeschwindigkeit als auch niedrige Druckabfälle erzielen und man kann mit kleinen Temperaturen arbeiten. Der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Vorrichtung lassen sich durch entsprechende Ausbildung der Dichtungen optimal an die jeweiligen Materialien anpassen. Da handelsübliche Wärmetauscherplatten ohne Abänderung verwendet werden können, sind die Herstellungskosten der Vorrichtung klein.

Im folgenden werden Ausführungsoeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigf

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Anlage zum Zwei-Phasen-Abstreifen voi, flüchtigen Verbindungen aus einem fließfähigen Material, die einen Vorratstank für das abzustreifende Material der Eingangsbeschickung, eine Injektionsvorrichtung für das Dispergieren des fließfähigen Materials in Form von diskreten Teilchen in einer kontinuierlichen Gas- oder Dampfphase, eine Platten-Anordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden kann, und einen Separator zur Abtrennung der flüchtige Bestandteile enthaltenden Dämpfe aus dem abgestreiften Material, enthält,

Fig.2 eine schematische Ansicht einer handelsüblichen Norm-Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher-Platte, die so abgedichtet ist, daß der Strömungsweg ein jo Eingangsdurchlaß-Loch und ein Ausgangsdurchlaß-Loch enthält, so daß der abstreifende Dampf und das fließfähige Material in dem durch die Dichtung umschlossenen Raum quer über die Plattenoberfläche strömen,

F i g. 3 ist eine schematische Ansicht der gleichen Wärmeaustauscher-Platte, wie sie in Fig. 2 gezeigt wird, die jedoch nun mit einer Dichtungsanordnung versehen ist, die alle vier Durchlaß-Löcher in der Platte umfaßt, so daß Eingangs- und zwei Ausgangs-Durchlaß-Löcher in Verbindung mit dem Strömungsweg stehen,

F i g. 4 eine schematische Ansicht entsprechend der F i g. 2 und F i g. 3, mit einer Dichtungsanordnung, die ein einzelnes Einlaß-Loch und zwei Auslaß-Löcher umschließt,

F i g. 5 eine schematische Ansicht einer anderen Art von Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher-Platte mit einer Abdichtungsanordnung, die drei Einlaß-Löcher und drei Auslaß-Löcher umschließt,

F i g. 6 eine auseinandergezogene Darstellung einer Plattenanordnung, die einen gekrümmten Strömungsweg unter Verwendung von je zwei Ein- und Auslaß-Löchern für eine Dampf-Materialmischung bilden (»Zweifach-Zweifach«-Strömung) und

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Platten-Anordnung mit einer Reihe von Plattensätzen, wobei die typischen Strömungswege der Dampf-Materialmischung durch die Platten-Anordnung durch Richtungspfeile dargestellt sind.

F i g. 1 zeigt eine Zwei-Phasen-Anlage für das ω Abstreifen von flüchtigen Verbindungen aus einem fließfähigen Material, welche im Prinzip aus der US-PS 34 69 617 bekannt ist und bei welcher eine Platten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Im wesentlichen enthält die Anlage einen Vorratsbehälter 10, dem ein fließfähiges, flüchtige Verbindungen enthaltendes Material durch eine Eingangsleitung 12 über ein Regelventil 14 zugeführt wird.

Mit dem Behälter 10 und dem Regelventil 14 ist ein Füllstandregler 16 verbunden, der eine gewünschte Standhöhe des Materials in dem Behälter 10 durch entsprechendes Verstellen des Ventils 14 aufrechterhält. Das Material wird aus dem Behälter 10 durch eine Leitung 20 mittels einer Pumpe 18 einer Injektionsvorrichtung 22 zugeführt, die außerdem mit der Eingangsleitung 24 für den Abstreifdampf in Verbindung steht, das fließfähige Material im Abstreifdampf-Strom dispergiert und dadurch eine homogene Mischung erzeugt, welche eine kontinuierliche Dampfphase und eine diskontinuierliche Materialphase enthält

Danach wird die Mischung aus dem die flüchtigen Verbindungen enthaltenden Material und dem Abstreifdampf durch eine Platten-Anordnung 26 (»Platten-Kontaktor«) geführt, welche einen verengten, gekrümmten Strömungs- Weg bildet und in welcher die Teilchen des fließfähigen Materials in innigen Kontakt mit dem Abstreifdampf gebracht werden, um die flüchtigen Verbindungen aus dem Material zu entfernen. Nach dem Durchgang durch die Plattenanordnung 26 werden der Abstreifdampf, der nun die flüchtigen Verbindungen enthält, und die Teilchen des von den flüchtigen Verbindungen befreiten Materials durch eine Verbindungsleitung 28 in einen Separator 30 geführt, in welchem eine mechanische Trennung des Abstreifdampfes und der flüchtigen Verbindungen erfolgt. Vorteilhafterweise werden die dampfförmigen Elemente der Mischung durch eine Leitung 32 am Kopf des Separators abgesaugt und einem Kondensator zwecks Wiedergewinnung zugeführt. Das gereinigte Material andererseits kann durch eine Leitung 34 vom Boden des Separators 30 zur weiteren Verarbeitung oder zur Beschickung von einer oder mehreren nachfolgenden Abstreifstufen für eine vollständigere Entfernung von flüchtigen Substanzen aus dem Material abgezogen werden.

Die Platten-Anordnung 26 besteht aus einem oder mehreren Sätzen von Norm-Wärmeaustauscher-Platten herkömmlicher Bauart, die Durchlaß-Löcher aufweisen und unter Zwischenlage von Dichtungen in Reihe angeordnet sind und durch eine geeignete Einspannkonstruktion 35 zusammengehalten werden. Sie bildet eine Reihe von länglichen, parallelen Durchgangswegen, die sich längs der Platten quer zur generellen Strömung durch die Platten-Anordnung erweitern. Die Plattenanordnung bildet also einen verengten, gekrümmten Strömungsweg, in welchem eine innige turbulente Mischung und Berührung des fließfähigen Materials und des Abstreifdampfes in einfacher Weise bewjrkt wird.

F i g. 2 zeigt schematisch eine Norm-Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher-Platte 36 mit vier Durchlaß-Löchern und die »Einfach-Einfacrw-Dichtuugsanordnung, wie sie beim Stand der Technik bei solchen Platten in einem Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher verwendet wird (US-PS 34 69 617). Wie durch die Punktierung der Plattenoberfläche angedeutet ist, ist die Platte so abgedichtet, daß sie einen einzigen Einlaß 38a an einer unteren Plattenecke und einen einzigen Auslaß 40b an der diagonal entgegengesetzten oberen Plattenecke aufweist und so mit der benachbarten Platte einen engen, länglichen Durchgangsweg einschließt, der sich quer über die Oberfläche der Platten zwischen der Einlaß-Öffnung 38a und der Auslaß Öffnung 40b erstreckt. Die Dampf-Material-Mischung tritt durch das Loch 38a ein und fließt im wesentlichen in Richtung der Pfeile quer über die Platte zum Auslaß 40f>. Da die

herkömmlichen Wärmeaustauscher-Platten dieses Typs normalerweise aufgerauhte Oberflächen haben, ist die Strömung zwischen den Ein- und Auslassen turbulent, so daß häi'fig Kollisionen zwischen dem teilchenförmigen, fließfähigen Material und den Plattenoberflächeii s eintreten und die Teilchengröße weiter herabgesetzt wirii, so daß neue Materialoberflächen in Berührung mit dem Abstreifdarr.pf gebracht und die Entfernung der flüchtigen Verbindungen beschleunigt wird.

Die verbleibenden Durchlaßlocher 386 und 40a der ι ο Platte 36 werden nicht verwendet, sie sind jedoch typischerweise mit ringförmigen Dichtungen 42 versehen, um die Platten in der richtigen Lage zu halten und die Durchlaß-Löcher zu verschließen.

Bei gewissen Anwendungen der Platten-Anordnung kann jedoch eine Heizflüssigkeit durch die Platten Durchlaßlocher, welche nicht in dem gewundenen Strömungsweg liegen, zirkulieren und in diesem Fall werden die ringförmigen Dichtungen 42 zur Abdichtung des Heizmediums verwendet, siehe beispielsweise die si US-PS 30 73 380.

Außerdem sind in der Wärmeaustauscher-Platte 36 im allgemeinen U-förmige Aussparungen 44 zur Aufnahme von länglichen Stützstäben (nicht gezeigt) vorgesehen, um die Platten in der richtigen Lage in Bezug aufeinander zu halten.

Die bekannte Platten-Anordnung gemäß F i g. 2 ist bezüglich der Kapazität und Anpassungsfähigkeit auf das zu reinigende Material beschränkt.

Die vorliegende Erfindung überwindet nun weitgehend diese Beschränkungen der bisherigen Plattenanordnungen durch Heranziehen von einem oder mehreren Eingangsdurchlässen, Ausgangsdurchlässen oder von beiden Arten von Durchlässen in jeder Platte, wodurch die Querschnittsflächen des gekrümmten Strömungsweges der durch die Durchlässe gebildeten Leitungen sowie die Strömungsflächen, welche von den Eingangsleitungen zu den Zwischenräumen zwischen den Platten und von diesen zu den Ausgangsieitungen führen, vergrößert werden. Durch verschiedenartige Abdichtungsanordnungen können die vorgesehenen Strömungsquerschnitte an die gewünschten Strömungsbedingungen entlang des gekrümmten Strömungsweges angepaßt werden.

In Fig.3, 4 und 5 sind drei repräsentative Ausführungsformen der Erfindung mit verschiedenen Abdichtungsanordnungen gezeigt. In F i g. 3 ist eine herkömmliche Wärmeaustauscher-Platte 46 mit vier Durchlaß-Öffnungen dargestellt, die so abgedichtet ist. daß zwei Einlasse 48a und 486 und zwei Auslässe 50a und 506 in Verbindung mit dem Strömungsweg stehen, der quer zur Plattenfläche verläuft (die punktierte Fläche entspricht dem abgedichteten Bereich der Platte). Bei dieser Anordnung, die nachstehend als »Zweifach-Zweifachw-Anordnung bezeichnet werden soll, strömt die Abstreifdampf-Materialmischung in den durch die Platte gebildeten Strömungsweg durch die beiden Einlasse 48a und 486 ein und durch die zwei Auslässe 50a und 506 aus (vgL die Pfeile in Fig.3% so daß sich im Vergleich zu der Anordnung von F i g. 2 eine Verdoppelung des Querschnitts der Durchgangslöcher und der Flächen, welche die betreffenden Durchgangslöcher mit dem Durchgangsweg verbinden, ergibt Eine Plattenanordnung gemäß F i g. 3 hat also die zweifache Dampfströmungskapazität einer Anordnung gemäß F i g. 2 oder umgekehrt, ist bei ihr bei vorgegebener Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes die Fließgeschwindigkeit der Mischung längs des gekrümmten SnüiTHingsweges nur halb so groß. Dazwischenliegende Pun iicät/e und Geschwindigkeiten können selbstver ständlich durch entsprechende Einstellung der Eir.läi'-r der Plattenanordnung erhalten werden.

Mit der »Zweifach-Zweifach«-Anordnung gemäß F i g. 3 sind bedeutend höhere Dampf-Kapazitäten für einen gegebenen Druckabfall entlang des gekrümmten Strömiingsweges im Vergleich zu der »Einfach-Einfach«-A:,o.dnting pemäß Fig. 2 möglich. Dies is; besonders vorteilhaft beim Abstreifen von wärmeempiindiichen Materialien, beispielsweise da hohe Eingangsvolumina und Geschwindigkeiten aufrechterhalten werden kOiuan ohne daß die Temperatur des Abstreitdainpies weeen eines hohen Druckabfalls an der Plattenanordnung übermäßig erhöht werden muß.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in F i g. 4 dargestellt, in welcher ein Einlaß 58a und zwei Auslässe 60a und 606 einer vier Durchlaß-Öffnungen aufweisenden Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher-Platte 56 dargestellt ist. Wie die Pfeile zeigen, geht die Strömung in diesem Falle durch den einzigen Einlaß 48a quer durch die Platte 56 zu den Auslassen 60a und 606. Die Durchsatzkapazität ist zwar niedriger als bei der Anordnung gemäß F i g. 3, die »Einfach-Zweifachw-Anordnung gemäß F i g. 4 hai jedoch immer noch eine größere Kapazität als die Anordnung gemäß Fig.2. Vorzugsweise ist eine Ringdichtung 62 um den nichtbenützten Einlaß 586 vorgesehen, um eine einwandfreie Lagerung der Platte 56 zu gewährleisten und im Falle der Verwendung einer Heizflüssigkeit Verluste derselben zu verhindern.

Noch eine andere Ausführungsform ist in F i g. 5 gezeigt, dieses Mal mit einer herkömmlichen Flüssig-Flüssig- Wärmeaustauscher-Piatte 66 mit drei Einlassen 68a, 686 und 68c und drei Auslässen 70a, 706 und 70c die in den Strömungsweg geschaltet sind, welcher durch die Abdichtung quer über die Plattenfläche gebildet wird (vgl. die punktierte Fläche in Fig. 5). Es ist leicht einzusehen, daß durch das Einschalten von drei Einlassen und drei Auslassen in den gekrümmten Strömungsweg die Gesamtkapazität der Plattenanordnung erheblich vergrößert oder die Strömungsgeschwindigkeit erheblich herabgesetzt werden kann, um den Anforderungen einer gegebenen Anwendung zu entsprechen. Es müssen jedoch nicht unbedingt alle drei Ein- oder Auslässe von der Dichtung eingeschlossen werden. Beispielsweise kann durch entsprechende Ausbildung der Dichtung ein Einlaß in Verbindung mit zwei oder drei Auslassen verwendet werden oder zwei Einlasse können mit zwei oder drei Auslässen je nach den im Besonderen gewünschten Strömungsbedingungen kombiniert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig.6 soll nun erläutert werden, wie die Mischung aus abstreifendem Dampf und Material durch eine Plattenanordnung strömt, die der »Zweifach-Zweifache-Abdichtungsanordnung gemäß F i g. 3 entspricht Eine Vielzahl von Wärmeaustauscher-Platten mit Durchlaß-Löchern, beispielsweise Platten 72, 74, 76, 78 und 80, sind in engem räumlichen Abstand mit Dichtungen (nicht gezeigt), die zwischen benachbarte Platten derart eingelegt sind, so in Reihe geschaltet, daß sie eine vorgegebene Anzahl von länglichen, engen Durchgangswegen (angedeutet durch die punktierten Flächen in Fig.6) begrenzen, die quer zur Strömungsrichtung durch den Plattenstapel verlaufen.

In der gezeigten Anordnung ist die vorderste Platte 72 mit zwei Einlassen 72a und 72i> für die Zuführung des

abstreitenden DarnpfitroiiKs und des fließfähigen Materials aus der Iniektionseinrichtung 22 (vgl. Fi^. 1) versehen. Zu diesem Zweck wird die 7U der Plattenanordnung 26 führende I.eiiüng 24 unterhalb der lnjckiK>nseinrichtung 22 vorteilhafterweise in ?wei > Leitungen aufgespalten, die die Dampf-Malerial-Mischung der Platte 72 in zwei gleichen Strömen (wie dies durch die Pfeile in F i g. 6 angedeutet wird) zuführen. Geeigneterweise ist die Platte 72 eine Abschlußplattc und wird daher keine Auslässe beim oberen Ende aulweisen.

Wie F i g, 6 zeigt, in de die Plattenfolge zur besseren Übersicht unterbrochen dargestellt ist, fließt die Mischung durch die Einlasse 72a und 72b der Platte 72. wobei die Hauptanieüt; der zwei Fingangsströme r> anschließend durch »Eingangsleitungen« 82a bzw. 82Λ fließen, die durch die aufeinanderfolgenden Einlaß-Öffnungen 74a, 76a und 78a bzw. durch die Durchlaß-Löcher 746, 76£> und 78£>, gebildet werden, während kleinere Anteile der Mischung nacheinander seitlich durch die länglichen Durchgangswege zwischen den Platten als Vielzahl von einzelnen turbulenten Strömen fließen. Das fließfähige Material wird so in innige Berührung mit dem abstreifenden Dampf gebracht und die flüchtigen Verbindungen, welche in dem Material enthalten sind, gehen dabei in den Dampf über. Nach Erreichen des oberen Plattenendes treten die turbulenten Ströme jeweils aus den parallelen Durchgangswegen aus und in »Ausgangsleitungen« 84cund 84c/ein, die durch die aufeinanderfolgenden Auslässe 74c, 76c, 78c und 80c bzw. 74d 76d. 7Sd und SOd gebildet werden. Nachdem sie durch die Auslässe 80cund SOdder letzten Platte der R^ihe hindurchgeströmt ist, kann die Mischung aus dem abgestreiften, fließfähigen Material und dem, die flüchtigen Anteile enthaltenden Dampf in einen Separator 30 (Fig. 1) geführt werden, um die dampfförmigen Bestandteile vom Materialrückstand abzutrennen, oder sie kann in einen oder mehrere nachfolgende Plattensätze geleitet werden, die zusätzliche verengte Durchgangswege enthalten, um noch weitere flüchtige Anteile aus dem fließfähigen Material abzustreifen.

Ferner kann, falls gewünscht, die vorderste Platte 72 der in Fig.6 dargestellten Plattenanordnung so abgedichtet oder ausgebildet sein, daß nur ein einziger Einlaß verwendet wird. Dieses vereinfacht die Leitungsführung zur Plattenanordnung und außerdem trägt es zur Aufrechterhaltung einer einheitlicheren Strömungsgeschwindigkeit in der Plattenanordnung bei. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß sowohl die Platten 72,74, 76 und 78 in der in F i g. 2 oder 4 dargestellten Weise abgedichtet sind oder daß sie die Form und die Abdichtungsanordnung gemäß F i g. 5 aufweisen können.

F i g. 7 zeigt schematisch eine Plattenanordnung mit 5=5 einer Anzahl von Plattensätzen, die von der Dampf-Material-Mischung nacheinander durchströmt werden. Es sind drei Sätze 86,88 und 90 dargestellt, die jeweils eine der Abdichtungsanordnungen gemäß F i g. 2 bis 5 oder eine Kombination dieser Abdichtanordnungen enthal- eo ten können.

Wie aus F i g. 7 ersichtlich ist (es wird aus Gründen der Beschreibungserleichterung angenommen, daß alle Sätze für einen »Zweifach-Zweifach«-Durchfluß abgedichtet sind), sind die Sätze mit ihren Enden derart verbunden, daß die Ausgangsleitungen 866 des ersten Plattensatzes 86 in den Eingangsleitungen 88a des Satzes 88 gegenüberliegen, der als nächster auf den Satz 86 folgt. Die Ausgangsleitungen 88bdes Satzes 88 liegen in onlsprediender Weise den Eingangsleitungen 90,7 des nächstfolgenden Satzes 90 gegenüber usw., bis zum letzten Satz der Plattenanordnung. Die Strömungsrichtung der Dampf-Material-Mischung wird daher beim Durchfließen der Durchgangswege, die durch die jeweiligen Plattensätze gebildet werden, derart intermittierend geändert, wie dies durch die Pfeile in F i g. 7 angedeutet ist. Diese intermittierende Richtungsänderung bewirkt vorteilhafterweise zusammen mit einer hohen Fließgeschwindigkeit eine erhebliche Turbulenz innerhalb der Material- und Abstreifdampf-Strömung, so daß die Teilchen des fließfähigen Materials kontinuierlich in Berührung mit den begrenzenden Wänden oder den Plattenoberflächen gebracht werden, mit dem Ergebnis, daß der die Übertragung der flüchtigen Bestandteile bewirkende Kontakt zwischen dem Material und dem Dampf vergrößert wird.

Im letzten Plattensatz, beispielsweise im Satz 90 von F i g. 7, tritt das Material durch Eingangsleitungen 90a ein und wird nach oben durch den quer verlaufenden Strömungsweg >.u Ausgangsleitungen 906 umgelenkt, von wo es die Plattenanordnung durch die Auslässe der letzten Platte verläßt. Danach wird das abgestreifte Material und der die flüchtigen Anteile enthaltende Dampf in den Separator 30 (vgl. Fig. 1) geleitet oder einer nachfolgenden Abstreifstufe, die gemäß F i g. 6 der US-PS 34 69 617 ausgebildet sein kann, zur weiteren Entfernung von flüchtigen Bestandteilen aus dem Material zugeführt.

Wie erwähnt, kann die Abdichtung der Platten zwischen den Sätzen der Plattenanordnung variiert werden. Das heißt, daß, obwohl alle Platten ähnlich, wie z. B. in F i g. 3 zur Erzielung eines »Zweifach-Zweifach«- Durchflusses durch den Kontaktor abgedichtet sein können, ein Satz oder mehrere Sätze auch mit einer andersartigen Abdichtungsanordnung versehen sein können. Dementsprechend kann z. B. der Satz 86 (F i g. 7) mit einer »Einfach-Zweifach«-Anordnung nach F i g. 4 und jeder der nachfolgenden Sätze 88 und 90 mit einer »Zweifach-Zweifachw-Abdichtungsanordnung gemäß Fig. 3 versehen sein. Wahlweise können auch der Satz 86 mit der «Einfach-Einfachw-Abdichtungsanordnung gemäß F i g. 2, der Satz 88 mit der «Einfach-Zwei- fach«-Abdichtungsanordnung und die darauffolgenden Sätze 90, etc. mit der «Zweifach-Zweifach-x-Anordnung versehen werden. Man kann also irgendeine Kombina tion von Abdichtungsanordnungen längs des Strömungweges verwenden, um optimale Strömungsverhältnisse für das jeweilige spezielle abzustreifende Material zu erhalten. Jeder nachfolgende Satz der Plattenanordnung wird jedoch normalerweise dieselbe Anzahl von Eingangsleitungen aufweisen, wie der ihm vorangehende Satz Ausgangsleitungen hat, so daß die Strömung durch die Plattenanordnung nicht behindert wird.

Durch Variieren der Plattenabdichtungen und dementsprechendes Variieren der Anzahl von einbezogenen Ein- und Auslassen ist es möglich, eine entsprechende Variation der Strömungsquerschnittsfläche innerhalb der Plattenanordnung zu erreichen und somit den Druck und die Strömungsgeschwindigkeiten entlang des gekrümmten Strömungsweges zu kontrollieren. Auf diese Weise können die Strömungsverhältnisse innerhalb der Plattenanordnung entsprechend der jeweiligen Empfindlichkeit des abzustreifenden Materials optimiert werden, um hohe Durchsatz-Kapazitäten zu erreichen, während das Material gegen Beschädigung geschützt ist

Dementsprechend kann beispielsweise beim Abstreifen von scherempfincllichen Materialien die vorderste Platte des ersten Satzes oder sogar auch jede Platte des ersten Satzes mit der »Einfach-Zweifachw-Abdichtungsanordnung (Fig.4) und die folgenden Sätze mit der »Zweifach-Zweifach«-Abdichtungsanordnung (F i g. 3) versehen sein. Diese Durchlaß-Folge erlaubt einen hohen Beschickungsdruck mit entsprechend niedrigeren Durchsatz-Volumina und -Geschwindigkeiten und ermöglicht so einen hohen Massendurchsatz durch die Plattenanordnung ohne eine unzulässige Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit. Andererseits können, falls ein temperaturempfindliches Material abgestreift wird, alle Sätze in dem Kontaktor so abgedichtet sein, daß eine »Zweifach-Zweifach«-Strömung entsteht. Hier muß der gesamte Druckabfall niedrig gehalten werden, um den Beschickungsdruck und die Temperatur klein zu halten und dementsprechend muß mit hohem Beschikkungsvolumen gearbeitet werden. Die »Zweifach-Zweifach«-Abdichtungsanordnung hat sich für diesen Zweck besonders bewährt.

Beispiel 1

Um die durch Verwendung einer Platten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem bekannten Kontaktor mit »Einfach-Einfach«- DurchfkiPi erhaltenen Vorteile zu beweisen, wurden zwei Versuchsreihen durchgeführt, von denen jede drei getrennte Durchläufe des fließfähigen Materials durch den Kontaktor umfaßt und die in einem System, wie es anhand von F i g. 1 erläutert wurde, durchgeführt wurden.

In der ersten Versuchsreihe wurden handelsübliche Rosenblad-Piatten, Größe 01, (gemäß Fig.2) mit Asbestdichtungen versehen. Diese Platten wurden in der Anordnung »10-10-10-10-10« verwendet (d.h., in parallelen Sätzen von 10 Platten, die in Reihe angeordnet waren, so daß sich eine Plattenabstreif-Einheit mit fünf Durchgängen ergab). In der zweiten Versuchsreihe wurden Platten der gleichen Größe für eine »Zweifach-Zweifach«-Strömung wie in F i g. 3 erläutert, abgedichtet und in der Anordnung »9-9-9-9-9« verwendet (d. h., in Sätzen von 9 parallelen Platten, die in Reihe angeordnet waren, so daß sich eine Plattenabstreif-Einheit mit 5 Durchgängen ergab).

Ein carboxylierter Styrol-Butadien-Latex, der annähernd 3% Styrolmonomeres bei einem Gesamtfeststoffgehalt (GFG) von 41 bis 42% enthielt, wurde dann in drei Durchläufen unter Verwendung der zwei verschiedenen Platten-Kontaktor-Anordnungen behandelt. Beide Versuchsreihen dauerten 6,5 Stunden. Da der pH-Wert eine entscheidende Variable für die Stabilität dieses Typs von saurem Latex darstellt, wurde er während der Behandlung im Verlaufe der beiden Versuchsreihen durch Zugabe vor. Ammoniak (als Ammoniumhydroxyd) zwischen den aufeinanderfolgen den Passagen durch die Kontaktor-Anordnungen im wesentlichen konstant auf einem Wert von 8,0 oder höher gehalten. Wie aus der nachfolgenden tabellarischen Wiedergabe der Daten hervorgeht, trat, in der ersten Versuchsreihe mit den Platten mit jeweils nur einem einzelnen Eingangs- und Ausgangsdurchlaß-Loch ein leichtes »Stauben« auf, d.h, eine Ablagerung des Latexmaterials an den Plattenoberflächen; hingegen waren in der zweiten Versuchsreihe unter Verwendung einer »Zweifach-Zweifach«-Strömung alle Platten sauber. In keiner der Versuchsreihen trat ein Schäumen auf.

Versuchsreihe Nr. 1

(Ausgangslatex: 3,2% Styrol, 41,3% GFG, pH = 9,3)

Durchschnittsgeschwindigkeiten
und Bedingungen

1. Durchgang

2. Durchgang

J. Durchgang

Latex, kg/Std. 245 245 245

Dampf, kg/Std. 86,2 97,5 99,8

ίο Eingangs-Temperatur, 93,3 94,4 94,4 "C

Produkt, pH 8,0 8,1 8.1

Produkt, Gew.-% 0,90% 0,24% 0,06% Styrol, bei 50% GFG

' ' Plattenzustand:

Leichter »Staubbelag« auf den Platten. Wenige Koagulat-Siücke.

Versuchsreihe Nr. 2

(Ausgangslatex: 2,9% Styrol, 42,0% GFG, pH =■ 9,3)

Durchschnittsgeschwindigkeiten
und Bedingungen

1. Durchgang

2. Durchgang

3. Durchgang

Latex, kg/Std. 222

Dampf, kg/Std. ai,6

Eingangs-Temperatur, 96,7
°C

jo Produkt, pH 8,0

Produkt, Gew.-% 0,73%
Styrol bei 50% GFG

268 93,9 97,8

8,3

0,17%

268 95,3 98,3

8,3 0,05%

Plattenzustand: Alle Platten sauber.

Die in der Versuchsreihe Nr. 2 angewandte 10% engere Plattenanordnung und die höhere anfängliche Mischtemperatur bedeuten eine härtere Prüfung des für eine »Zweifach-Zweifach«-Strömung abgedichteten Kontaktor. Nichtsdestoweniger wird durch die vorstehenden Daten der klare Beweis geliefert, daß eine Scherkraft-induzierte Latex-Entstabilisierung in der Versuchsreihe Nr. 2 durch Verdoppelung der Slrö· mungsfläche der Durchlaß-Löcher auf ein nicht mehr festzustellendes Maß reduziert, wenn nicht sogar ganz vermieden wird. Im Gegensatz hierzu tritt in der Versuchsreihe Nr. 1 bei den meisten Platten ein leichter Staubbelag auf und es zeigten sich auf den erster. Platten der zweiten und fünften Durchgänge Stücke von Koagulat.

Der Reinigungsgrad war bei den beiden Versuchsreihen praktisch gleich.

B e i s ρ i e 1 2

Unter Verwendung des gleichen Typs von »Zweifach-Zweifach«-PIatten, wie bei der Versuchsreihe Nr. 2 des Beispiels 1 wurde eine kommerzielle Drei-Stufen-Ab-Streifvorrichtung im vergrößerten Maßstab aufgebaut, wobei die Stufen des Typs wie in F i g. ? für den gleichen Typ von carboxyliertem Styrol-Butadien-Latex angewandt wurden, bei einem Dampfdurchfluß von 1,83 kg/ Std. In diesem Fall wurden zwei Plattendurchlaß-Löcher von 12,7 cm Durchmesser an jedem Ende der Platten kombiniert, wobei Kapazitäten erhalten wurden, die bisher mit den verfügbaren Platten nicht erreichbar waren. Es wurde wiederum gefunden, daß keine

Ablagerung von Latex-Material auf den Plattenoberflächen erfolgte.

Die Erfindung kann vorteilhaft auch bei Plattenverdampfern, wie z. B. in der US-PS 30 73 380 beschrieben sind, angewandt werden, bei denen eine Heizflüssigkeit und die Mischung mis iließbarem Material und Abstreifdampt durch alternierende Durchgänge zwischen den Platten hindurchgeführt werden.

Die Plattenanordnung gemäß Erfindung kann aus einem oder mehreren Sätzen vor: Platten Aufgebaut sein, wobei jeder Satz eine vorherbestimniie, οι)wohl nicht notwendigerweise gleiche Anzahl von Platten einschließt, um so eine vorherbestimmte Anzahl von länglichen Durehgangswcgen zu bilden. Wenn mehr als ein Satz verwendet wird, können die Ausgangsleitungen bei einem über den anderen Satz in der Reihenanordnung mit den Einganrsleitungen des jeweils nächstfolgenden Plattensatzes fluchten, so daß das durch die Anordnung fließende Material intermittierend seine Richtung ändert, mit der es durch die Durchgänge, die durch die einzelnen Plattensätze begrenzt werden, strömt. Diese intermittierende Änderung der Strömungsrichtung führt zusammen mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit zu einer entsprechend hohen Turbulenz innerhalb der Materialströmung, welche den Übergang der flüchtigen Bestandteile aus dem Material fördert.

Die Abdichtung der Platten kann in den Sätzen variiert werden, um die gewünschte Kombination von Eingangs- und Ausgangsdurchiässen entlang des gekrümmten Strömungsweges zu schaffen. Normalerweise wird die ausgewählte Kombination von der Empfindlichkeit des fließfähigen Materials gegenüber Temperatur oder Strömungsgeschwindigkeit abhängen und wird so gewählt werden, daß ein maximaler Massenübergang an Material, ohne daß ein Schaden an dem Material verursacht wird, wie er beispielsweise aus einem übermäßigen Druckabfall quer durch die > Anordnung oder zu hohen Geschwindigkeiten in den Durchlaß-Löchern oder Pla'ten-Zwischenräumen entstehen könnte, gewährleistet wird. Die Platten von zumindest einem Satz können dabei zwei oder mehr Auslaß-Löcher enthalten und jeder nachfolgende Satz

ίο in der Anordnung kann zumindest eine entsprechende Anzahl von Eingangs- und Ausgangsdurchlaß-Löchern in jeder Platte aufweisen, d. h., daß jeder nachfolgende Satz dann zumindest zwei EingHiigsleitungen und zwei Ausgangsleitungen in dem Strömungsweg enthält. Der erste Salz mit zwei Ausgangsleitungen muß jedoch nicht der vorderste Satz in der Reihe sein, so daß, falls gewünscht, der vorderste Satz auch nur einen einzigen Einlaß und einen einzigen Auslaß in jeder Platte aufweisen kann und ein nachfolgender Satz, wie z. B. der zweite Satz in der Reihe, so abgedichtet sein kann, daß er zwei Aasgangsleitungen aufweist. Der vorderste Satz der Anordnung kann aber auch so abgedichtet sein, daß er zwei oder mehrere Eingangs- oder Ausgangsleitungen hat, falls Erwägungen bezüglich der Eigenschaften des fließfähigen Materials eine derartige Anordnung erfordern.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, eine Vielzahl von Plattensätzen zu verwenden und es können ähnliche Vorteile der erhöhten Strömungs-Kapazität,

jo der erweiterten Anwendbarkeit von herkömmlichen Wärmeaustauscher-Platten und der verbesserten Strömungs-Charakteristika auch mit einer Plattenanordnung erhalten werden, welche einen einzigen Plattensatz enthält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Bestandteilen aus einem fließfähigen Material mittels eines Abstreifgases, mit mehreren, parallel nebeneinander angeordneten, rechteckigen Norm-Wärmetauscherplatten, die jeweils mindestens vier in den Ecken angeordnete Öffnungen aufweisen und mit Dichtungen, die jeweils zwischen benachbarten Wärmetauscherplatten angeordnet sind, einen gewundenen Strömungsweg für das fließfähige Material und das Abstreifgas bilden, der durch die von den Dichtungen umfaßten Öffnungen und Innenräume zwischen den benachbarten Platten verläuft, d a durch gekennzeichnet, daß die Dichtungen zwischen den benachbarten Platten (46,56,66...) so angeordnet sind, daß mindestens ein Teil des gewundenen Strömungsweges durch drei Öffnungen (48a, 480, 50a, 50b, 58a, 60a, 60b...) jeder Platte verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen so angeordnet sind, daß der Strömungsweg jeweils durch zwei Öffnungen (48a, 4Sb; 50a, 5Qb) in die Innenräume zwischen zwei benachbarten Platten (46) eintritt bzw. aus diesen austritt (F i g. 3 und 6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung von Wärmetauscherplatten mit sechs Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen so angeordnet sind, daß die Innenräume zwischen benachbarten Platten (66) jeweils mit drei als Einlaß dienenden und jeweils mit drei als Auslaß dienenden öffnungen (68a, 68£, 68c, 70s, 7Qb, 7Qc) verbunden sind (F ig. 5).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung von Wärmetauscherplatten mit sechs Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen so angeordnet sind, daß die Inne.nräume zwischen den Platten jeweils mit zwei als Einlaß dienenden Öffnungen und drei als Auslaß dienenden Öffnungen in Verbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen so angeordnet sind, daß die Innenräume zwischen benachbarten Platten jeweils mit einer als Einlaß dienenden Öffnung (58a^ und zwei als Auslaß dienenden Öffnungen (60a, 60Z^ in Verbindung stehen (F i g. 4).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden, als Einlaß bzw. als Auslaß dienenden Öffnungen (74a, 74b; 76a, 766; 78a, 78i> bzw. 74c, 74d; 76c, 76d; 78c, 7Sd) der Platten (74, 76, 78, 80) derart fluchten, daß die fluchtenden Öffnungen jeweils eine Einlaß- bzw. Auslaßleitung (82a, S2b bzw. 84c, S4d) bilden (F ig. 6).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangsleitungen (88a, 90a bzw. SSb, 90b) in zwei aneinander angrenzenden Teilen (88, 90) des Plattenstapels so gegeneinander versetzt sind, daß sich in den beiden Teilen des Plattenstapels entgegengesetzte Strömungsrichtungen zwischen Eingangs- und Ausgangsleitungen ergeben (F i g. 7).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbarten Platten eine zusammenhängende lange Dichtung vorgesehen ist, die zum Teil längs des Randes der Platten verlauft und die verwendeten Öffnungen sowie den Innenraum zwischen den Platten umschließt

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr im Strömungsweg eine zusätzliche Plattenanordnung mit einem Einlaß und mindestens einem Auslaß vorgeschaltet ist.